KR20190141150A - 탄소 섬유, 합성 섬유 및 식물성 섬유를 부직포로 변환하는 방법 - Google Patents

탄소 섬유, 합성 섬유 및 식물성 섬유를 부직포로 변환하는 방법 Download PDF

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Abstract

하기의 일련의 가공 단계: 상이한 형상 및 사이즈의 섬유 재료가 상이한 길이의 섬유 플록으로 변환되는 플록 개방 단계; 이전 단계에서 선택된 재료의 드로잉 및 처리 단계; 커팅 및 트리밍 단계로서: 일단 재료의 드로잉 및 처리 단계가 완료되면, 부직포를 길이방향으로 커팅 및 트리밍하여 최종 용도를 위한 일반적으로 2개 또는 3개의 일련의 롤을 제조하는 단계를 제공하는 유형의, 합성 섬유 및 식물성 섬유를 부직포로 변환하는 방법에 있어서, 상기 개방 단계 후에, 상기 플록이 콘덴서로 이송되어, 장섬유 플록이 천공된 메쉬 스크린에 의해 단섬유 플록으로부터 분리되는 것을 특징으로 한다.

Description

탄소 섬유, 합성 섬유 및 식물성 섬유를 부직포로 변환하는 방법
본 발명의 특허는 대부분의 다양한 산업 분야의 합성 아이템을 생산하기 위해, 열경화성, 열가소성 및 콘크리트 매트릭스 복합재의 제조시 후속하는 용도를 위해 모든 유형의 합성 섬유 및 식물 섬유에 적용될 수 있는 부직포로의 탄소 섬유의 변환 방법, 및 이에 의해 제조되는 복합재의 용도에 관한 것이다.
부직포의 제조 기술은 공지되어 있으며, 이는 직물과 거시적으로 유사한 외관을 갖지만 날실과는 다른 기술로 제조된 제품을 얻기에 실질적으로 적합하다. 이들 제품은 니들, 접착제 또는 서멀 프로세스에 의해 기계적으로 함께 유지되어 층상으로 배열되거나, 교차되는 천연 섬유 또는 합성 섬유로 구성된다.
이들 공정은 상당한 생산 비용이 들고, 얻어진 재료가 특히 내마모성을 갖는 경우가 있기 때문에, 생산 비용을 줄이고 환경 문제에 대한 지대한 관심을 유지하기 위해, 탄소 섬유의 재생 및 리사이클링을 위한 해결방법이 시간이 지남에 따라 추구되어 왔다.
또한, 종래의 직물의 경우에서와 같이, 제조 공정에 후속하는 가공 단계에서 관심의 직물이 특정 용도의 필요에 따라 커팅되어, 폐기 처리되어야 하는 폐기물 또는 "스크랩 피스"를 발생시키는 것으로 인식되어 왔다.
따라서, 제조 비용 및 폐기 비용을 저감시키고 관련 환경 문제를 제한하기 위해, 부직포 섬유를 재사용할 수 있도록 처리하는 방법을 찾을 필요성이 대두되었다.
따라서, 한편으로는 생산 비용을 저감시키고, 다른 한편으로는 미사용 재료의 환경적 영향 및 폐기 및 매립 작업을 제한하는 것을 목표로 하여, 탄소 섬유를 재생 및 리사이클링하는 방법이 개발되어 왔다.
전형적으로, 탄소 섬유를 회수하기 위한 이러한 재생 공정은 탄소 섬유에 다단계 열분해를 행하고, 일단 원래 구조가 분해되면 실록산 바인더와의 접촉에 의해 새로운 처리를 행하고, 부직포의 후속하는 새로운 제조 처리를 위해 별도의 입자를 형성하도록 성형을 행함으로써 제공된다.
동시에, 통상적으로 다양한 재료로 제조된 아이템을 탄소 섬유 및 수지로 제조된 동일한 제품으로 실질적으로 대체하기 위해, 탄소 섬유 및 수지 산업 아이템의 제조에 수년에 걸쳐 상당한 관심이 집중되고 있는 것을 알 수 있다.
이들 제품은 규정된 씨실 및 날실을 갖는 직물 형태의 순수 탄소 섬유 및 생물학적 경화성 수지로 제조된다.
그러나, 이들 기술은 두 가지 문제와 관련된 몇 가지 난점을 갖는다. 특히, 얻어진 제품의 제조시에 만족스러운 외관 및/또는 느낌이 요구되거나 제한된 두께가 요구되는 분야에서 사용하기에 외관상 매력적이지 않은 것을 알 수 있다.
또한, 특정 공정에 있어서, 동일한 성질 또는 상이한 성질의 탄소 섬유의 여러층을 함께 결합할 필요가 있는 것으로 생각된다. 특히, 사용자가 순수 섬유 아이템의 동일한 외관을 연상시킬 수 있도록 만족스러운 미적 효과를 가능하게 하기 위해, 리사이클된 섬유의 하나 이상의 층과 순수 섬유의 표면층을 연관시킬 필요가 있다.
현재, 사용되는 공지된 기술은 지나치게 높은 두께를 갖는 부직포를 생성하여 함침 몰드에 있어서의 그것의 배치가 복잡하기 때문에 적용하기 곤란한 경우가 있으며; 결과적으로 소망의 물리적 및 심미적 특성을 갖지 않는 완제품이 얻어진다.
또한, 상기 아이템은 순수 탄소 섬유에서 씨실 및 날실로 제조되는 직물을 층상화함으로써 제조되며, 비교적 짧은 시간 내에 제품을 구성하는 다양한 층의 박리에 의해 분리가 발생하므로 신속한 대체가 요구되어 결과적으로 사용자가 불편해진다고 하는 명백한 난점이 존재한다.
따라서, 생산자와 소비자의 요구를 충족시키기 위해 이들 난점을 해결해야 할 필요가 있는 것으로 생각된다.
두번째로, 원재료의 제조와 완전히 경쟁적으로 되도록 공정을 실시하기 위한 비용을 저감할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 주요 청구항에 기재된 특징을 갖는 부직포로 탄소 섬유를 변환하는 방법, 및 청구항 19 내지 21에 규정된 완제품의 제조를 위해 특화된 아이템을 실현하기 위한 방법에 의해 얻어진다. 본 명세서에 채택된 해결방법의 범위를 가장 잘 규정하는 다른 바람직한 특징들은 이차적인 청구항에 보고되어 있다.
이하, 본 발명에 따른 공정은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명된다.
도 1은 본 발명에 따른 부직포 처리 방법의 플로우차트를 나타내는 도면이다.
도 2는 원 형상 제품용 베이스 디스크의 정면도이다.
도 3은 플랫 형상 제품용 베이스 타일의 정면도이다.
도 4는 고도의 3차원 제품용 잉곳의 정면도이다.
종래 기술에서와 같이, 본 발명에 따른 부직포를 제조하기 위한 방법은 세 가지의 주요 단계를 포함하며, 이들 단계는 보다 명확하게 하기 위해 단계별로 이하에 상세하게 설명될 것이다.
- 인입 재료를 상이한 길이의 섬유 플록으로 변환시키는 개방 머신에 의해 상이한 형상 및 크기의 섬유질 재료를 개방 또는 해리하는 개방 단계;
- 이전 단계로부터 나온 재료를 새로운 부직포를 만들기 위해 드로잉 및 처리하는 단계.
- 커팅 및 트리밍 단계: 일단 재료의 드로잉 및 처리 단계가 완료되면, 부직포를 길이방향으로 커팅 및 트리밍하여 최종 용도를 위한 일반적으로 2개 또는 3개의 일련의 롤을 제조한다.
이하, 상기 경로의 각각의 단일 단계는 바람직한 실시형태를 구체적으로 참조하여 더욱 상세하게 규정될 것이다.
개방 단계는 상술한 바와 같이 비교적 간단하며, 원래의 화합물을 해리시키고 섬유 물질의 플록을 얻기 위해, 처리되는 섬유 재료에 물리적으로 작용하는 것으로 예상된다.
일단 준비되면, 플록은 기계적 또는 공압 이송 수단에 의해 단섬유로 구성된 플록으로부터의 장섬유로 구성된 플록의 세퍼레이터로서 작용하는 컨덴서로 이송된다.
또한, 이어서 단섬유 플록 또는 단일의 단섬유로부터 장섬유 플록을 분리하기 위해 천공된 메쉬 스크린으로 처리되며, 이는 장섬유가 완제품의 기계적 용량을 증가시켜 가공시 섬유 사이의 결합을 강하게 할 수 있기 때문이다.
따라서, 단섬유는 소망의 품질의 제품을 얻는데 유용하지 않기 때문에, 단섬유가 분리되어 분쇄된 탄소 섬유의 재료 내에서 그것들의 리사이클링이 배열된다.
대신에, 장섬유 플록은 후속하는 드로잉 및 처리 단계를 위해, 통상적으로 "밀링 머신 박스"라고 알려진 수집 용기에 취해진다.
섬유를 선택하기 전에 또는 그 후에는, 작업중인 재료에 관한 상기 모든 것 및 공정의 종료시에 얻어질 수 있는 특성과 관련하여 선택된 플록을 소정의 필요에 따라 가습하는 것이 바람직하다.
또한, 이 공정은 탄소 섬유와 같이 이 공정에서 처리될 수 있는 일부 섬유의 특정의 경량성 및 탄성성의 측면에서 플록 매스의 단위중량을 증가시킬 수 있다. 습윤은 웹 배치(web laying) 머신까지 개섬 장치들 사이에 포함된 시스템의 일부를 따라 설치된 분무 시스템을 통해 실시된다. 쉽게 이해될 수 있는 바와 같이, 분무 시스템은 사용되는 특정 재료에 따라 상이한 프로그래밍이 행해진다.
스크리닝(또한 가능하게는 습윤)이 완료되면, 상기 공정은 밀링 머신 박스에서 수집된 플록을 드로잉하는 단계 및 섬유 웹의 형성을 위한 후속 카딩을 수반하고, 상기 플록은 균질한 웹의 빗질과 구성을 위해 밀링 머신 박스로부터 카딩 머신으로 이송된다.
카딩 공정은 소망의 물리적 및 심미적 특성을 갖는 부직포를 얻는데 특히 중요하다. 따라서, 지금까지 일반적으로 실현되어 온 것과 비교하여 이 단계를 대폭 변경할 필요가 있었다.
특히, 카딩 머신은 소망의 특성을 갖는 웹을 얻기 위해, 최소 2개에서 최대 6개로 구성된 다수의 작업 롤러가 제공되고, 특히 0.1~0.5㎜의 두께로 구성되는 것이 밝혀졌다.
또한, 카딩 공정에 의해 발생하는 섬유 잔사로부터 드럼을 깨끗하게 유지시키는 소위 브러시 롤러를 설치하여 기계가 플러딩(flooding)하는 것을 회피하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 공정은 처리되는 제품으로부터 후속 공정 단계로 넘어가기에 적합한 균질한 웹이 얻어질 수 있도록, 정확한 공급 속도를 얻기 위해 각각의 작업 롤러군의 속도비를 적절하게 조정하는 것을 가능하게 한다.
이렇게 구조화된 카딩 단계는 더 얇은 섬유 가공을 진행시킴으로써 한편으로는 시간 및 비용을 절감하고, 다른 한편으로는 섬유가 과도한 응력을 받을 위험을 저감하는 것을 가능하게 한다.
카딩이 완료되면, 상기 얻어진 웹은 벨트 타입의 웹 배치 머신에 의한 카딩 출력으로부터 웹 배치에 이르게 되고, 그것은 소망의 중량을 얻기 위해 요구되는 수개의 웹의 중첩 단계이다.
비교적 간단하고 당업자에게 잘 알려져 있는 이 단계의 끝에서, 다양한 중첩 웹들 사이 및 개개의 웹들을 구성하는 섬유들 사이에 에어가 존재하기 때문에 웹으로 구성된 매스가 특히 두껍다.
체적을 줄임으로써 높은 기계적 특성 및 물리적 특성을 갖고, 매우 얇음과 동시에 두께가 수밀리미터인 부직포를 얻기 위해, 상기 매스에는 우선 중첩된 벨트 또는 롤러를 이용하여 이송 및 가압 단계가 행해진다. 상기 중첩된 벨트 또는 롤러는 초기에 서로 평행하게 배열되도록 수평 구성을 취하기 위한 수렴 웨지 형태를 갖는다.
이 단계는 상기 매스에 존재하는 에어의 양을 줄여서 후속 가공 단계의 성능을 높이고, 결과적으로 최종 제품의 품질을 향상시킨다.
이렇게 해서 가압된 웹은 이어서 니들이 구비된 플레이트가 제공되는 니들펠팅 머신에 공급되고, 층 형상의 매스가 통과할 때, 니들이 깊게 관통하여 섬유를 묶어 웹 매스를 균질한 구조로 변형시킨다. 따라서, 상기 가압은 다양한 섬유들 사이에 원래 형성된 에어 갭이 줄어들기 때문에 섬유를 묶는 공정을 보다 효율적이게 한다.
문제의 경우, 가공 작업을 용이하게 하기 위해 일련의 3개의 니들펠팅 머신이 제공된다. 니들펠팅 공정은 다양한 방식으로 모두 동일하게 수행될 수 있고: 니들펠팅은 처음에 제 1 니들펠팅 머신에 의해 상부로부터, 이어서 제 2 니들펠팅 머신에 의해 저부로부터, 마지막으로 제 3 니들펠팅 머신에 의해 상부로부터 실시된다고 가정할 수 있다.
대안적으로, 처음에 제 1 니들펠팅 머신에 의해 "저부로부터", 이어서 제 2 니들펠팅 머신에 의해 "상부로부터", 마지막으로 제 3 니들펠팅 머신에 의해 "저부로부터" 작동하는 것도 예상할 수 있다.
마지막으로, 상기 절차는 처음에 제 1 니들펠팅 머신에 의해 "상부로부터 및 저부로부터 동시에", 이어서 제 2 니들펠팅 머신에 의해 "상부로부터 및 저부로부터 동시에" 이루어진다고 예측할 수 있다. 이 경우, 제 3 니들펠팅 머신으로부터의 "상부로부터 및 저부로부터 동시에"의 제 3 경로도 필요로 된다.
상기 공정이 소망의 결과를 갖기 위해서는 니들펠팅 머신을 통한 웹 매스의 각각의 경로에 각각의 이송 및 가압 단계가 선행되어야 한다.
상기 가공은 공지된 가공 기술에 따라 니들을 웹 매스에 삽입하는 깊이가 부직포에 대한 소망의 두께에 따라 달라지는 것을 예상한다.
따라서, 상술한 공정에 의해 형성된 섬유에는 동일한 성질, 또는 상이한 성질의 탄소 섬유의 여러층을 함께 결합시킬 수 있는 특정 가공이 행해질 수 있다. 특히, 사용자에게 만족스러운 심미적 효과를 허용하고, 순수 섬유 아이템의 동일한 외관을 가정할 수 있도록 하기 위해 순수 섬유의 표면층을 하나 이상의 재생 섬유층과 연관시킬 수 있다. 이 추가 단계를 위해, 캘린더를 이용한 고온 가공이 예상된다.
제품이 완성되면, 디스크 블레이드가 구비된 커팅 머신을 사용하여 실시되는 커팅 단계를 진행시킬 수 있고: 디스크 블레이드는 횡방향 롤러 상에서 압력을 가하여 커팅을 수행한다.
상기 얻어진 제품은 원래의 부직포에 사용되는 일반적인 패키징 및 보관 절차를 따른다.
본원에 설명된 공정으로부터 얻어진 생성물에 대한 실험적 시험은 기계적 강도의 예측할 수 없는 물리적 특성을 입증할 수 있다.
하기 표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 사실상, 얻어진 결과는 본 발명에 따른 공정으로부터 얻어진 생성물(TNT INV: 본 발명의 부직포)을 순수 직물 제조 공정(T V)으로부터 얻어진 종래의 생성물과 비교함으로써 추론된다.
Figure pct00001
표 2~4는 상술한 공정에 따라 리사이클된 부직포의 인장 강도, 휨 강도 및 충격 내성을 각각 규정하는 주요한 물리적 특성 중 일부를 보여준다.
Figure pct00002
Figure pct00003
Figure pct00004
일부 경우에 있어서는 순수 섬유의 경우보다 성능이 우수하다는 것이 명백하고, 본원에 설명된 공정에 따라 제조된 부직포를 사용하면 고온에서의 파단 저항을 높이는 것이 가능하기 때문에 상기 결과가 놀랍고 흥미롭다는 것이 잘 이해된다.
충격 시험뿐만 아니라 휨 및 인장 강도 시험에 이어서 우수한 에너지 흡수 특성도 강조되었다.
또한, 이 시험은 혁신적인 가압 부분이 첨부된 표 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 가공의 끝에서 얻어진 부직포의 중량과 최대 두께 및 최소 두께 사이의 특히 주목할 만한 비율이 얻어지게 한다는 것을 입증할 수 있었다.
Figure pct00005
참조는 특별히 주목할 만한 혁신적인 특성을 갖는 특정 아이템을 얻는 것을 가능하게 하는 현재 설명된 공정의 특정 변형에 대해 이루어지도록 의도된다.
특히, 도 2에 도시된 해결방법은 예를 들면, 치과 보철물과 같은 원 형상의 아이템을 위한 기본적인 디스크를 나타내는 것을 목표로 한다. 상술한 공정에 따라 리사이클된 부직포 탄소 섬유 직물은 원형 단면 다이 커터에 의해 2개의 상이한 직경으로 프리컷된다. 이러한 방식으로, 직경이 작은 디스크의 섹션은 밀링 머신 디스크의 블로킹 프레임에 결합할 수 있다. 커팅될 수 없는 다이 커터에 소정의 저항을 일으키는 탄소 섬유 가닥으로 구성되기 때문에 순수 탄소 직물에 사용될 수 없으므로 이 프리-다이-커팅 공정은 완전히 혁신적이다.
2개의 상이한 직경을 갖는 부직포 디스크의 섹션은 2가지의 상이한 방식, 즉, 디스크의 각각의 섹션의 소망의 두께를 결정하는 데 유용한 중량을 갖는 단일 층의 부직포로부터 얻어진 모놀리식 디스크로서, 또는 디스크의 각각의 섹션의 소망의 두께를 결정하기 위해 커플링에 의해 연결된 일련의 부직포 층으로부터 얻어진 부직포의 디스크로서 사용될 수 있다.
당연히, 디스크의 얻어진 전체 두께는 12㎜~50㎜까지 다양하다.
어떤 경우이든, 두께가 상이한 모든 디스크의 경우, 밀링 머신의 블로킹 하우징에 디스크를 고정할 수 있도록, 두께가 10㎜인 중심 섹션이 고려되어야 한다. 따라서, 예를 들면 디스크의 얻어진 전체 두께가 15㎜이고, 중심 섹션 두께가 10㎜이어야 한다면, 상부 및 하부 섹션은 각각 2㎜, 5㎜로 서로 스페큘러일 것이다.
특정 기준 직경에 따라, 프리다이 컷 부직포 디스크 섹션이 각각 가이드된 몰드 섹션에 삽입된다.
최종적으로, 표준 RTM 라미네이션 프로세스는 다음과 같고, 즉 몰드를 폐쇄하는 단계, 1bar의 진공을 생성하고, 수지 또는 바이오 수지를 주입하고, 수지 또는 바이오 수지에 따라 작동 압력이 최소 10bar에서 최대 80bar까지 변화된다.
일단 수지가 주입되면, 아이템은 최소 1분에서 최대 40분까지 변화될 수 있는 시간 동안 최소 30℃에서 최대 150℃까지 변화할 수 있는 온도로 가열된다. 이 처리는 수지를 반응시켜서 망상 조직으로 되게 하기 위해 필요하다.
최종적으로, 형성된 단편이 몰드로부터 추출되는 즉시, 버가 제거되고, 표면이 연마 및 패키징되어, 치과 보철물과 같은 아이템을 구성하기 위한 몰딩을 위해 준비된 매트릭스가 얻어진다.
제 2 변화에 있어서, 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 프로세스는 미리 정한 목적에 필요한 물리적 특성을 얻기 위해, 상술한 재생 탄소 섬유 부직포를 프리컷팅함으로써 얻어진 타일을 실현함으로써 수행된다. 이 작업은 필요에 따라 가변 섹션, 예를 들면 필요로 되는 사이즈의 정사각형 또는 직사각형 형상을 가진 다이 커터를 통해 실시된다.
필요에 따른 치수를 가진 부직포의 정사각형 또는 직사각형의 섹션은, 타일의 각각의 섹션의 소망한 두께를 결정하는 것을 돕는 중량으로 부직포의 단일층으로부터 얻어진 모놀로식 정사각형 또는 직각사형의 형상을 가질 수 있고, 또는 소정의 유용한 중량의 부직포의 층으로부터 얻어진 부직포의 정사각형 형상 또는 직사각형 형상을 가질 수 있어서, 각각의 타일의 소망하는 두께를 결정하기 위해 결합될 수 있다.
정확한 형상을 얻기 위해서, 타일의 특정 형상을 가질 수 있는 RTM용 강 몰드가 제조될 수 있다.
도 3에 도시된 해결방법과 유사하게, 실질적으로 동일한 구성 특성 및 공차와 내성의 물리적 특성을 갖는, 도 4에 나타낸 측면을 갖는 잉곳을 제조할 수 있다. 다른 형태의 선택은 구조상의 이유, 즉 상이한 두께를 얻을 필요성이 있다. 이전 실시형태와 같이, 형성된 잉곳은 특수 기계에 의해 밀링된다.
부직포 타일 또는 잉곳의 프리다이 컷 섹션은 각각 특정 측정값을 갖는 가이드 몰드 섹션에 삽입될 수 있다.
두 가지 해결방법 모두, 미리 다이 컷팅 후 표준 RTM 라미네이션 프로세스는 예를 들면 몰드를 폐쇄하여 1bar에서 진공을 생성하고, 수지 또는 바이오 수지에 따라 압력바로 수지 또는 바이오 수지에 주입하고, 최소 10bar에서 최대 80bar까지 변화할 수 있다.
일단 수지가 주입되면, 온도는 수지 또는 바이오 수지에 따라 최소 30℃에서 최대 150℃까지 변화할 수 있고, 시간은 수지 또는 바이오 수지에 따라 최소 1분에서 최대 40분까지 변화할 수 있으며, 이는 수지 또는 바이오 수지가 반응하고 망상을 형성하게 한다.
최종적으로, 일단 몰드에 의해 형성된 피스가 추출되면 버를 제거할 수 있고, 피스를 적절한 프라이머 또는 수지로 연마시키고 분무시켜 얻어진 제품이 동물 및 인간 뼈 조직과 호환되도록 하거나, 또는 그들을 적절한 프라이머 또는 수지를 갖는 배스에 침지시켜 얻어진 제품이 동물 및 인간 조직과 호환되도록 하고, 오븐에서 건조시켜 최종적으로 패키징한다.
예를 들면, 이러한 형태는 뼈 임플란트에 대해 각각 평평하거나 긴 수지 뼈를 생성하기 위해 사용되므로, 이 해결방법에 따라 프로세스의 이해를 촉진하기 위해 참조될 수 있다.
최종 뼈의 소망하는 형상이 밀링에 의해 생성되면, 밀링 슬래그의 제거가 행해지고, 이어서 적합한 프라이머 또는 수지로 연마시키고 분무시켜 뼈가 인간 조직과 호환되도록 하거나, 또는 적합한 프라이머 또는 수지를 갖는 배스에 침지시켜 뼈가 인간 조직과 호환되도록 하고, 오븐에서 건조시켜 최종적으로 패키징한다.
건조와 관련하여, 사용 전에 원료에 따라 프라이머 또는 수지가 건조만을 필요로 하는지, 또는 촉매로 제조된 프라이머 또는 수지가 오븐에서 반응해서 망상을 형성하여 보호 웹을 생성하는지를 확인할 필요가 있다.
상술한 아이템의 이행 및 실현에 기초한 프로세스의 변형을 이용하여 동일한 아이템을 얻을 수 있다. 소망하는 중량 및/또는 소망하는 최종 아이템에 의해 결정된 중량의 부직포는 소망하는 최종 제품 및 특정 용도에 항상 기초하여 선택된 수지 또는 바이오 수지를 주입시킨다. 주입된 백분율은 부직포 중량을 기준으로 30% 내지 70%의 중량으로 변화할 수 있다. 현재 제조된 부직포의 구조를 강화시키기 위해서, 부직포 피스의 전체 길이에 대해 서로 평행한 여러개의 길이방향 심의 적용이 예상된다. 바람직하게는, 2개의 심 사이의 거리는 1㎜ 내지 100㎜로 변화할 수 있다.
이러한 대안적인 해결방법으로, 본 발명에 따른 부직포는 응력 및 인장에 대해 더 큰 내성을 갖는 것을 보장할 수 있으며, 이에 대해 부직포에 대한 무작위 섬유 배열의 종래의 주입 관행은 부직포가 늘어나거나 파손되기 때문에 결여되어 있는 것으로 보인다.
일단 부직포에 수지 또는 바이오 수지가 주입되면, 그 하나 이상의 층의 드로잉은 모두 강으로 제조된 몰드 및 카운터 몰드 내부에서 행해질 수 있고, 1㎣와 1㎥ 사이에서 변화할 수 있는 체적을 갖는 평행육면체의 형상을 함께 형성하고, 슬래브, 타일 및 잉곳에 형상을 각각 제공하여 다양한 산업 부문에서 사용할 준비가 되어 있다.
제조 프로세스에는 사용되는 수지 또는 바이오 수지에 따라 최소 30℃에서 최대 240℃까지의 온도 범위를 갖는 고온 몰드에 미리 주입된 부직포의 삽입을 포함하고, 종래의 작동 조건 하에서 몰드에 대한 카운터 몰드를 후속 폐쇄 및 압착시켜 수지가 반응하고 망상을 형성하게 한다. 일단 피스가 생성되면 몰드로부터 추출되고, 최적의 프로세싱 온도에 도달하면 밀링으로 전달된다.
디스크 형상 요소, 특히 치과 보철물의 가공에 전용인 밀링 시스템은 "다중 밀링 머신", 즉 각각의 디스크에 대해 3개의 밀링 머신, 2개의 대향하는 밀링 머신 및 1개의 단일 밀링 머신에 의한 프로세싱을 포함하고, 각각의 밀링 머신은 이론적으로 최소 1㎜에서 최대 1m까지 변화할 수 있는 특정 직경을 갖고, 이론적으로 최소 0.01㎜에서 최대 1m까지 변화할 수 있는 작동 치형의 특정 폭을 갖는다.
디스크는 상술한 바와 같이 표준 폭이 10㎜인 중앙 측면 홈을 갖고 있어 치과 보철물용 특정 밀링 머신이 디스크를 블록 하우징에 후킹하는데 유용하므로, 밀링 머신은 모든 밀링 머신이 동일한 정확한 지점에서 작동할 수 있도록 작업대에 후킹 시스템이 장착되어 있다. 작동 순서는 대향하는 제 1 밀링 머신의 쌍, 이어서 제 2 및 단일 추출 밀링 머신이 정확한 센터링을 잃지 않고 뒤따른다.
2개의 제 1 밀링 머신은 서로 반대 방향으로 작동하고, 하나는 상부로부터 작동하고 다른 하나는 저부로부터 작동하고, 더 작은 직경은 디스크의 더 작은 직경에 상응하며, 디스크의 10㎜ 측면 홈을 얻도록 유용한 지점까지 부분적인 플레이트 침투를 실현시킨다.
한편, 제 2 밀링 머신은 디스크의 10㎜ 측면 홈을 포함하는 소망하는 디스크의 더 큰 직경에 상응하는 더 큰 직경을 갖는 상부에서만 작동하고, 플레이트를 완전히 관통하여 밀링 기계 내부에 위치하고 고무로 만들어진 고무 수집 벨트 상의 디스크의 낙하에 대해 완충 작용을 하고 적절한 수집 컨테이너로 모든 디스크를 이송한다.
최종적으로, 프라이머 및 수지 등의 강화 요소를 필요로 하지 않고 수지 또는 바이오 수지만을 필요로 하는 용액을 제공할 수 있다.
앞서 예상한 바와 같이, 상기 설명은 구체적이고 특히 바람직한 실시형태에 관한 것이다. 그러나, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 상술한 프로세싱 단계에 대해 다양한 변형이 이루어질 수 있다. 마찬가지로, 생명체의 뼈나 치아에 대한 삽입물을 제조하기 위한 특정 요소를 실현하기 위해 설명된 것과 유사한 해결방법은 제품 유형 또는 물리적 특성(공차, 저항 등)에 따라 유사한 목적을 만족시키기 위해 변형을 거치는 것으로 가정할 수 있다.
예를 들면, 3개의 니들펠팅 단계를 설명하고 있다. 그러나, 낮은 품질의 섬유를 사용하는 일부 경우에, 더 적은 수의 니들펠팅 단계로 충분할 수 있다.
또한, 현재 전체 설명은 부직포의 회수 및 재생의 가설에 전적으로 근거하고 있지만; 이 프로세스는 혼성 용액에서도 사용될 수 있으며, 여기에서 순수 부직포, 또는 특정 광학적, 기계적 또는 전도 특성을 얻는데 필요한 다른 재료의 층의 추가가 드로잉 단계에서 예상된다는 것이 명백하다.
최종적으로, 재료의 드로잉 및 처리 단계는 현재 니들펠팅에 의해 수행되고; 미래에 선호될 수 있는 다른 방법이 제공될 수 있다는 것을 배제하지 않으므로, 본 발명의 범위를 제한하거나 초과하지 않고 이를 대체할 수 있다.
상기 설명으로부터, 이와 같이 얻어진 제품은 구조적 보강재로서 유용한 부직포에 모든 영향을 미친다는 것을 쉽게 이해할 수 있다.
따라서, 프리픽스된 목적, 즉 원래 압출에 의해 생성된 것과 유사한 것으로 생성되는 물리화학적, 시각적 및 촉각 특성을 갖고, 현재 재생 프로세스의 비용에 비해 휠씬 저렴하고 특정 요구에 따라 복합 섬유를 얻도록 프로세싱 단계에서 다양한 유형의 제품을 연관시키는데 적합한 재생 부직포가 얻어지는 것으로 이해된다.
또한, 특정 유형의 아이템은 치과 및 의약품의 특정 부문에서 사용될 수 있도록 이러한 물리적 성질과 함께 얻어진다.
상기 예상된 바와 같이, 상기 설명은 리사이클용 탄소 섬유 부직포의 실현 프로세스의 특정 실시형태에 관한 것이다. 그러나, 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 상술한 프로세싱 단계에 대해 다양한 변형이 이루어질 수 있다.
예를 들면, 3개의 니들펠팅 단계를 설명하고 있다. 그러나, 낮은 품질의 섬유를 사용하는 일부 경우에, 더 적은 수의 니들펠팅 단계로 충분할 수 있다.
또한, 현재 전체 설명은 탄소 섬유의 회수 및 재생의 가설에 전적으로 근거하고 있지만; 이 프로세스는 혼성 용액에서도 사용될 수 있으며, 여기에서 순수 부직포, 또는 특정 광학적, 기계적 또는 전도 특성을 얻는데 필요한 다른 재료의 층의 추가가 드로잉 단계에서 예상된다는 것이 명백하다.
이 프로세스는 또한 다양한 아라미드 섬유(Kevlar), PBO 섬유, 유리 섬유, 코이어 섬유, 주트 섬유 등의 합성 섬유 및 식물성 섬유로, 최종 사용자의 요구에 따라 백분률로 혼합된 탄소 섬유로 구성된 부직포를 실현할 수 있게 한다.
기술적으로, 상기 프로세스는 또한 탄소 섬유 이외의 하나 이상의 상술한 섬유로 구성된 부직포의 제조를 위해 구현될 수 있으므로, 탄소 섬유가 존재하지 않는다.
최종적으로, 재료의 드로잉 및 처리 단계는 여기서 니들펠팅에 의해 수행되고; 미래에 선호될 수 있는 다른 방법이 제공될 수 있다는 것을 배제하지 않으므로, 본 발명의 범위를 제한하거나 초과하지 않고 이를 대체할 수 있다.
상기 설명으로부터, 이와 같이 얻어진 제품은 구조 보강재로서 유용한 부직포에 모든 영향을 미친다는 것을 쉽게 이해할 수 있다.
따라서, 프리픽스된 목적, 즉 원래 압출에 의해 생성된 것과 유사한 것으로 생성되는 물리화학적, 시각적 및 촉각 특성을 갖고, 현재 재생 프로세스의 비용에 비해 휠씬 저렴하고 요구에 따라 복합 섬유를 얻도록 프로세싱 단계에서 다양한 유형의 제품을 연관시키는데 적합한 재생 부직포가 얻어지는 것으로 이해된다.
따라서, 여기서 설명된 해결방법 및 다양한 실시형태는 첨부된 청구범위에 의해 규정된 본 발명의 범위를 참조하여 단지 예시적이고 비제한적인 목적만을 갖는 것으로 이해된다.

Claims (21)

  1. 하기의 일련의 가공 단계,
    - 상이한 형상 및 사이즈의 섬유 재료가 상이한 길이의 섬유 플록으로 변환되는 플록 개방 단계;
    - 이전 단계에서 선택된 재료의 드로잉 및 처리 단계;
    - 커팅 및 트리밍 단계로서: 일단 재료의 드로잉 및 처리 단계가 완료되면, 부직포를 길이방향으로 커팅 및 트리밍하여 최종 용도를 위한 일반적으로 2개 또는 3개의 일련의 롤을 제조하는 단계를 제공하는 유형의, 합성 섬유 및 식물성 섬유를 부직포로 변환하는 방법으로서:
    상기 개방 단계 후에, 상기 플록이 콘덴서로 이송되어, 장섬유 플록이 천공된 메쉬 스크린에 의해 단섬유 플록으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 부직포의 개방부로부터 유래하는 상기 장섬유 플록에 습윤 공정을 행하고, 상기 습윤 공정은 상기 처음 2개의 가공 단계에서 사용된 머신에 설치된 분무 시스템에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    균질한 웹을 형성하도록, 상기 콘덴서에서 상기 분리된 플록의 드로잉 및 그것의 후속하는 카딩이 추가로 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 카딩은 6개 이하의 작업 롤러를 사용하여 수행되고, 0.1㎜∼0.5㎜ 범위의 두께를 갖는 웹을 생성하는데 적합한 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,
    웹 배치 단계가 추가로 제공되어, 상기 카딩으로부터 유래하는 다양한 웹을 벨트 타입의 웹 배치 머신에 의해 중첩하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 습윤 공정은 상기 개방 단계와 상기 웹 배치 단계 사이에서 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서,
    상기 웹 배치 단계 후에, 니들펠팅 단계가 추가로 제공되고, 상기 니들펠팅 단계는 니들펠팅 머신을 통해 수행되고, 웹 매스와 맞물리고 또한 서로 간의 섬유가 결합하도록 상기 매스를 관통하기에 적합한 니들을 구비한 플레이트가 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상이한 기하학적 구조에 따라 배열된 3개의 니들펠팅 머신이 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 3개의 니들펠팅 머신은 각각 상부로부터 저부로, 또한 다시 상부로부터 작동하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 3개의 니들펠팅 머신은 각각 저부로부터, 상부로부터, 또한 저부로부터 작동하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 니들펠팅 머신 중 제 1의 것은 상부로부터 및 저부로부터 동시에 작동하고, 상기 니들펠팅 머신 중 제 2의 것은 상부로부터 및 저부로부터 동시에 작동하고, 마지막으로 상기 니들펠팅 머신 중 제 3의 것은 상부로부터 및 저부로부터 동시에 작동하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    웹 매스를 이송 및 압축하기 위한 장치가 상기 니들펠팅 단계의 상류에 제공되고, 상기 장치는 수평으로 배열된 2개의 일련의 평행 롤러로 이루어진 압축 영역 내에서 웹 매스를 반송하는 한 쌍의 수렴 컨베이어 벨트 또는 중첩 롤러로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 니들펠팅 단계 후에, 상기 부직포는 캘린더를 사용해서 고온에서 수행되는 가공을 통해 다른 재료로 이루어진 직물에 결합되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 컨덴서로의 플록의 이송은 기계적 또는 공압 이송 수단에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 합성 섬유 및 식물성 섬유는 탄소 섬유인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    소정의 중량을 갖는 단일 층의 부직포로 이루어진 규정된 기하학적 형상을 갖는 모놀리식 아이템의 추가 실현 단계가 제공되고, 상기 층에는 이전 단계 및 후속하는 라미네이션으로부터 얻어진 부직포의 다이커팅 머신에 의해 프리커팅이 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 선행하는 단계 및 후속하는 라미네이션으로부터 얻어진 부직포의 다이커팅 머신에 의해 프리컷 층에 대해 추가 커플링 단계가 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 아이템은 디스크 형상, 정사각형 형상 또는 직사각형 형상 중에서 선택된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 16 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 라미네이션 작업의 끝에서, 얻어진 아이템을 마무리 프라이머 또는 수지로 처리하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하기 단계가 추가로 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
    - 수지 함침 단계로서, 상기 수지는 30%∼70%의 중량%를 갖는 단계이고,
    상기 함침 단계는 최소 30℃∼최대 240℃의 온도 범위를 이용하여, 사전 함침된 부직포를 핫 몰드에 삽입하고, 또한 상기 몰드에 대해 카운터 몰드를 후속하여 폐쇄 및 프레싱함으로써 실시되는 단계,
    - 부직포 단편의 전체 길이를 따라 서로 평행한 다양한 길이방향 이음매를 적용 단계,
    - 각각의 디스크에 대해, 2개의 대향하는 밀링 머신 및 1개의 밀링 머신의 3개의 밀링 머신에 의한 추가의 밀링 단계로서, 상기 한 쌍의 대향하는 밀링 머신은 10㎜ 측면 홈을 형성하고 또한 상기 제 2 밀링 머신은 상방으로부터만 작동하는 단계.
  21. 제 16 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 제조된 아이템으로서,
    상기 아이템은 치과 보철물 또는 뼈 보철물용 베이스로서 사용되는 것을 특징으로 하는 아이템.
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